淺談30MW 生物質(zhì)電廠燃燒發(fā)電

溫道成

山東電力建設(shè)第三工程有限公司 山東青島 266100

當(dāng)今的能源工業(yè)主要是礦物燃料工業(yè)，包括煤炭、石油、天然氣。礦物能源的應(yīng)用推動了社會的發(fā)展，而其資源卻在日益耗盡。在化石能源漸趨枯竭、環(huán)境壓力日益沉重、能源需求和油價(jià)持續(xù)上漲及世界能源資源爭奪戰(zhàn)愈演愈烈的情況下，尋求可再生清潔能源和能源的多元化已成為世界發(fā)展大勢。本文筆者通過在建的山東省某沿海城市30MW 生物質(zhì)電廠，分析了當(dāng)前生物質(zhì)燃燒發(fā)電情況，介紹了生物質(zhì)電廠主要系統(tǒng)。

1 生物質(zhì)燃燒發(fā)電概述

1.1 生物質(zhì)能源及生物質(zhì)電廠

生物質(zhì)能，是指利用自然界的植物、糞便以及城鄉(xiāng)有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化成的能源。生物質(zhì)發(fā)電，是利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進(jìn)行的發(fā)電，是可再生能源發(fā)電的一種，包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電[1]。

1.2 我國生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)概況

根據(jù)國家能源局2016 年10 月份印發(fā)的《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020 年，生物質(zhì)能基本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)模化利用。生物質(zhì)能年利用量約5800 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到1500 萬千瓦，年發(fā)電量900 億千瓦時(shí)，其中農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電700 萬千瓦，城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電750 萬千瓦，沼氣發(fā)電50 萬千瓦；生物天然氣年利用量80 億立方米；生物液體燃料年利用量600 萬噸；生物質(zhì)成型燃料年利用量3000 萬噸。規(guī)劃還提出，“穩(wěn)步發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電。積極發(fā)展分布式農(nóng)林生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)”。

2018 年9 月，山東省印發(fā)了《山東省新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2018-2028 年）》，規(guī)劃指出，發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電，要堅(jiān)持因地制宜、規(guī)劃先行、合理布局、多元發(fā)展，科學(xué)推動生物質(zhì)能資源的能源化循環(huán)利用和清潔利用。

2 生物質(zhì)電廠場址條件及裝機(jī)方案

2.1 場址條件

（1）水源需求條件。廠址選擇盡量靠近水源，電廠工業(yè)用水量與供水系統(tǒng)、冷卻介質(zhì)、項(xiàng)目所在地區(qū)的氣象條件等有關(guān)。目前絕大多數(shù)生物質(zhì)電廠均采用二次循環(huán)供水系統(tǒng)，1 臺30MW 機(jī)組電廠工業(yè)用水量的參考值：補(bǔ)水量約為150t/h，考慮全廠30t/h 的供熱條件。電廠水源需可靠，設(shè)計(jì)枯水條件需保證：從河道取水時(shí)，需取取水點(diǎn)頻率為95%的最小流量；從水庫取水時(shí)，需取頻率為95%的枯水年水量。全廠生活水最大用水量約為0.5m3/h，生活給水水源一般來自自來水公司供水管網(wǎng)[2]。

（2）燃料供應(yīng)條件。生物質(zhì)燃料的運(yùn)輸半徑、供應(yīng)量、質(zhì)量、價(jià)格等因素，都將影響電廠的發(fā)展。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，一臺30MW 機(jī)組，需燃料量約為19.4 萬噸/年（年利用小時(shí)按照7000h 計(jì)算），所需燃料供應(yīng)宜在半徑80km 范圍內(nèi)獲得。該廠燃料主要有小麥秸稈、玉米秸稈、樹皮、木屑、劈柴等木材加工剩余物。設(shè)計(jì)燃料按40%樹皮+30%木屑+20%劈柴+5%小麥秸稈+5%玉米秸稈考慮。

2.2 裝機(jī)方案

國家相關(guān)規(guī)定要求生物質(zhì)電廠的建設(shè)規(guī)模以可保證供應(yīng)的資源量為基礎(chǔ)確定，一般不超過30MW。首先應(yīng)結(jié)合城市供暖或工業(yè)園區(qū)用汽需要，優(yōu)先建設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電廠，一般宜選擇兩爐兩機(jī)配置，如配置一爐一機(jī)時(shí)，需考慮供熱安全性，安裝備用鍋爐。

2.3 秸稈入爐燃燒發(fā)電示意圖

3 燃料輸送系統(tǒng)

3.1 生物質(zhì)資源的種類及特點(diǎn)

傳統(tǒng)生物質(zhì)能資源包括：農(nóng)作物秸稈、薪柴、禽畜糞便、工業(yè)有機(jī)廢棄物、城市固體有機(jī)垃圾等。現(xiàn)代生物質(zhì)能資源主要指專門為能源生產(chǎn)工業(yè)提供生物質(zhì)原料而發(fā)展的生物質(zhì)能資源，主要包括薪炭林、草本作物、植物性油料作物、含碳?xì)浠衔铩Ｉ镔|(zhì)能具有堆積密度小，有害氣體的排放量低，地位發(fā)熱值較低，灰分熔點(diǎn)低，季節(jié)性強(qiáng)、易腐爛、難于儲存運(yùn)輸，干燥的秸稈易著火、燃燼困難，氯含量較高等特點(diǎn)[3]。

3.2 生物質(zhì)燃料的儲運(yùn)及輸送

生物質(zhì)電廠的主要燃料為農(nóng)林秸稈和林業(yè)廢棄物，通過汽車運(yùn)輸進(jìn)廠。電廠內(nèi)一般設(shè)有主干料棚、輔助干料棚、備用料場。一般來說，料棚可儲存的燃料體積為65000m3，可儲存的燃料約為7800t，滿足130t/h 鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)約10 天的燃料消耗。在壓包草干料棚內(nèi)安裝行車，將草包通過鏈運(yùn)機(jī)送入散包機(jī)后經(jīng)過地下皮帶入鍋爐。林業(yè)廢棄物在收購加工站加工后通過汽車運(yùn)輸進(jìn)廠，存放于干料棚內(nèi)。部分電廠可設(shè)置了露天燃料堆放場作為緩沖，以堆放未破碎的枝椏材、灰秸稈等不易腐爛的燃料。露天料場的卸料和上料可采用疊臂抓斗機(jī)和單斗裝載機(jī)進(jìn)行作業(yè)。秸稈在散包、輸送轉(zhuǎn)運(yùn)處易產(chǎn)生揚(yáng)塵，為此在散包機(jī)處、皮帶機(jī)落料口、皮帶機(jī)出料口均應(yīng)設(shè)置吸塵口。

4 結(jié)語

能源發(fā)展問題已到了不可不解決的地步。探究新能源發(fā)展，綜合利用量產(chǎn)豐富的秸稈資源，是時(shí)代發(fā)展的需要。我國秸稈資源豐富，其綜合利用勢必會減少化石燃料的使用消耗，緩解環(huán)境污染嚴(yán)重的壓力。農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶使用，既減少燃燒秸稈造成的安全隱患和大氣污染，又可增加農(nóng)民收入，新建的工業(yè)電廠工業(yè)區(qū)又會增加就業(yè)崗位，帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

讓我們繼續(xù)探究生物質(zhì)燃料的燃燒特點(diǎn)，發(fā)揮優(yōu)勢最大化，隨著技術(shù)的不斷成熟，生物質(zhì)將會在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮更廣泛的作用。